細(xì)胞培養(yǎng)是體外研究細(xì)胞功能的重要技術(shù)手段。長(zhǎng)期以來(lái),基于培養(yǎng)皿的二維平面培養(yǎng)(2-dimensional culture,2D culture)在細(xì)胞生物學(xué)研究中得到了最為廣泛的應(yīng)用。然而,細(xì)胞在2D培養(yǎng)模式中的單層生長(zhǎng)(monolayer)與細(xì)胞在體內(nèi)環(huán)境中的生長(zhǎng)方式的極大差異引起了研究者對(duì)體外細(xì)胞培養(yǎng)模式的思考。特別是在腫瘤藥物的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,很多在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中展示良好抗腫瘤效果的藥物,在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中抗瘤效果卻并不理想。三維細(xì)胞培養(yǎng)(3-dimensional culture,3D culture)是指在體外培養(yǎng)中通過(guò)使用特殊培養(yǎng)皿或支架材料,形成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、代謝物和氧氣的梯度,從而重現(xiàn)細(xì)胞體內(nèi)環(huán)境,彌補(bǔ)單層培養(yǎng)缺陷的一種細(xì)胞培養(yǎng)模式。紙是人類(lèi)最古老最重要的發(fā)明之一,而將紙基類(lèi)材料作為一種新型的基底用于細(xì)胞培養(yǎng)則是古代智慧與現(xiàn)代科技的完美結(jié)合。首先,紙基中大量類(lèi)似組織間隙的微小孔隙利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)擴(kuò)散,為細(xì)胞提供養(yǎng)分。其次,與基于聚二甲基硅氧烷(poly-dimethylsiloxane,PDMS)的細(xì)胞培養(yǎng)芯片相比,紙基的獨(dú)特之處在于通過(guò)多層疊加可方便地實(shí)現(xiàn)3D結(jié)構(gòu)組織/器官構(gòu)建,而通過(guò)拆解多層紙基實(shí)現(xiàn)從3D至2D的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化,從而實(shí)現(xiàn)組織內(nèi)部細(xì)胞形態(tài)和功能的觀測(cè)分析。由于將紙類(lèi)材料作為細(xì)胞培養(yǎng)的嘗試剛剛開(kāi)始,目前用于細(xì)胞培養(yǎng)的紙基材料主要是Whatman@#114號(hào)濾紙和Whatman@#105號(hào)擦鏡紙,類(lèi)型較為單一且同類(lèi)比較下價(jià)格比較昂貴;有必要尋找適用于細(xì)胞培養(yǎng)的價(jià)廉物美的類(lèi)紙基材料。此外,在實(shí)驗(yàn)中多需要將細(xì)胞先混合于水凝膠溶膠中再滴加到濾紙上。而且,在CiGiPs細(xì)胞培養(yǎng)模型中,紙質(zhì)基底僅作為一種支架材料為水凝膠提供網(wǎng)絡(luò)支撐,雖然解決了水凝膠塑形的問(wèn)題,但仍缺乏相關(guān)的生物功能;同時(shí),水凝膠現(xiàn)用現(xiàn)配的特性,降低了芯片制作使用的便捷性和普適性�；趯�(duì)上述相關(guān)領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀與問(wèn)題的分析,本論文首次探索了將中國(guó)傳統(tǒng)書(shū)畫(huà)用紙-宣紙用來(lái)探究細(xì)胞三維培養(yǎng)的潛力;將明膠溶液與聚丙烯無(wú)紡布采用冷凍干燥的方式制備即用型明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料,用于細(xì)胞三維培養(yǎng);進(jìn)一步在即用型明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料上有效負(fù)載細(xì)胞因子,構(gòu)建具有生物活性的紙基,為細(xì)胞提供仿生三維生長(zhǎng)環(huán)境和構(gòu)建仿生微環(huán)境,為探究功能化類(lèi)紙基為基材的仿生芯片奠定基礎(chǔ)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:1、探索宣紙作為經(jīng)濟(jì)適用型細(xì)胞三維培養(yǎng)基材的潛力宣紙是我國(guó)所特有的書(shū)畫(huà)用紙,具有柔韌、潔白、紋理清晰、潤(rùn)墨性好等特點(diǎn),有“紙壽千年”的美譽(yù)。宣紙種類(lèi)選擇多,厚度可調(diào)控、價(jià)格相對(duì)低廉。本工作首先從市售種類(lèi)的宣紙中選擇了生宣、熟宣、半生半熟這三種宣紙作為研究對(duì)象。通過(guò)液體實(shí)驗(yàn)對(duì)宣紙的液體浸潤(rùn)性進(jìn)行評(píng)估,結(jié)果顯示生宣具備更加優(yōu)異的液體浸潤(rùn)性,為細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞培養(yǎng)液的補(bǔ)給提供了條件。進(jìn)一步將生宣與紙基材料(Whatman@#114號(hào)濾紙和Whatman@#105號(hào)擦鏡紙)進(jìn)行比較,研究發(fā)現(xiàn)宣紙的纖維素成分更加純粹、纖維與纖維之間的小腔室有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和細(xì)胞之間的遷移。不同厚度的宣紙用于細(xì)胞培養(yǎng)。通過(guò)乳酸脫氫酶(Lactate Dehydrogenase,LDH)釋放實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)宣紙對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)無(wú)毒性影響;通過(guò)WST-1細(xì)胞增殖測(cè)試發(fā)現(xiàn)細(xì)胞可以在宣紙上正常生長(zhǎng),而且在80μm厚的宣紙中細(xì)胞增殖最高,展示了良好的細(xì)胞相容性。宣紙纖維為細(xì)胞黏附與生長(zhǎng)提供3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過(guò)細(xì)胞染色可以觀察到,細(xì)胞在宣紙網(wǎng)絡(luò)上大量黏附,而且隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)胞呈現(xiàn)增殖生長(zhǎng)的趨勢(shì)且依附宣紙纖維走向生長(zhǎng)。最后通過(guò)構(gòu)建基于宣紙的細(xì)胞免疫分析平臺(tái)測(cè)定了前列腺癌中O-GaINAc的表達(dá)。與傳統(tǒng)細(xì)胞微孔板相比,宣紙的纖維結(jié)構(gòu)所提供的更大的比表面積促進(jìn)了細(xì)胞的黏附和增殖,增強(qiáng)了細(xì)胞免疫分析中信號(hào)的表達(dá),提高了細(xì)胞免疫檢測(cè)的靈敏度,展示了宣紙應(yīng)用到細(xì)胞分析平臺(tái)的潛力。2、即用型明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料的構(gòu)建及其在3D細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用明膠(gelatin)是一種從動(dòng)物體內(nèi)提取出的膠原蛋白,具有良好的生物相容性,并被用于包被細(xì)胞培養(yǎng)皿以促進(jìn)細(xì)胞黏附。聚丙烯(polypropylene)是應(yīng)用最為廣泛的聚合物之一,具有機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)、易于加工等特點(diǎn)。本工作中,我們首次提出了即用型CiGiPs的概念。我們將明膠溶液滴加到以聚丙烯為原材料的無(wú)紡布(polypropylene nonwoven fabric)基底上,采用冷凍干燥的方式制備即用型明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料。在即用型明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料中,明膠溶液的引入在聚丙烯無(wú)紡布的纖維與纖維之間形成蜂窩狀的小腔室,增加了復(fù)合材料的比表面積。材料的孔隙率、溶脹性質(zhì)和剛性測(cè)定實(shí)驗(yàn)表明,明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料孔隙率顯著增加,良好的溶脹性質(zhì)有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的儲(chǔ)存。明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料的生物相容性實(shí)驗(yàn)證明,明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料可以應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng),細(xì)胞大量黏附并呈現(xiàn)增殖生長(zhǎng)的趨勢(shì)。為了突出所提出的復(fù)合材料即用型這一概念,我們對(duì)最長(zhǎng)放置了90天的復(fù)合材料進(jìn)行了性質(zhì)測(cè)試,結(jié)果顯示明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料化學(xué)性質(zhì)和溶脹性質(zhì)都未發(fā)生改變,更為重要的是細(xì)胞相容性保持良好,展現(xiàn)了作為細(xì)胞3D培養(yǎng)基材的應(yīng)用潛力。3、細(xì)胞因子修飾的明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料細(xì)胞因子是由免疫細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞合成的低分子量蛋白質(zhì),其通過(guò)與特定的受體結(jié)合來(lái)調(diào)控、參與人體的各種生理活動(dòng)。在本工作中,將血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Human vascular endothelial growth factor,hrVEGF)負(fù)載于明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料,構(gòu)建具有生物活性的類(lèi)紙基材料,為血管內(nèi)皮細(xì)胞提供仿生三維生長(zhǎng)環(huán)境。首先,探究如何在明膠@聚丙烯無(wú)紡布復(fù)合材料上有效負(fù)載細(xì)胞因子。通過(guò)吸附法、EDC/NHS共價(jià)結(jié)合方法和混合物冷凍干燥法制備負(fù)載生長(zhǎng)因子的明膠@無(wú)紡布復(fù)合材料。研究結(jié)果顯示具有生物活性的明膠@無(wú)紡布材料有利于細(xì)胞的快速黏附,并促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖。此外,將負(fù)載細(xì)胞因子的明膠@聚丙烯復(fù)合材料多層疊加構(gòu)建細(xì)胞遷移模型。結(jié)果顯示細(xì)胞可以從種植層遷移到負(fù)載細(xì)胞因子的遷移層,為構(gòu)建功能化類(lèi)紙基為基材的仿生芯片奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：Q813.11
【部分圖文】：

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文胞分析平臺(tái)的應(yīng)用胞培養(yǎng)被應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)的不同分支[53,54]。在疾被用于構(gòu)建疾病模型[55,56]。癌癥發(fā)展的快慢與腫瘤不同類(lèi)型的細(xì)胞和多種細(xì)胞基質(zhì)組成。傳統(tǒng)的 2D復(fù)雜情況，因此 Camci-Unal[51]等開(kāi)發(fā)了一種 3D 多效的探究了腫瘤基質(zhì)對(duì)癌細(xì)胞遷移的影響；通過(guò)熱 Matrigel 包封細(xì)胞，將原代人肺癌細(xì)胞和原發(fā)性人上共培養(yǎng)(圖 2.1)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)人肺腫瘤細(xì)胞可以遷移法簡(jiǎn)單有效的探究了腫瘤基質(zhì)對(duì)癌細(xì)胞遷移的影響理解癌癥進(jìn)展與不同細(xì)胞基質(zhì)之間的關(guān)系提供了可

型紙基材料培養(yǎng)誘導(dǎo)人多功能干細(xì)胞(h-iPSC)[58](a)不同類(lèi)型紙基h-iPSC 細(xì)胞在不同類(lèi)型紙基材料上的生長(zhǎng)。椎動(dòng)物最基本的器官之一，可以為身體提供機(jī)械支撐，有助物質(zhì)、保護(hù)內(nèi)臟、形成白細(xì)胞和紅細(xì)胞等[60-62]。為了解決各造成的骨質(zhì)流失，研究者們提出了許多策略用于制備再生支助專(zhuān)業(yè)的設(shè)備、昂貴的材料和可長(zhǎng)期執(zhí)行的方案，而且這類(lèi)細(xì)胞的均勻分布和遷移。因此開(kāi)發(fā)具備生理學(xué)尺寸大小、生內(nèi)骨骼礦化過(guò)程相對(duì)重要。Camci-Unal[63]等人通過(guò)將紙折程支架。在這項(xiàng)工作中，紙的柔韌性提供了采用折痕、折疊D 結(jié)構(gòu)紙支架(圖 2.3A)的優(yōu)勢(shì)；將小鼠成骨細(xì)胞接種于支架長(zhǎng)，肉眼可見(jiàn)支架逐漸礦化(圖 2.3B)。通過(guò)使用免疫染色、層掃描的方法來(lái)評(píng)估礦物質(zhì)的沉積程度，發(fā)現(xiàn)紙支架模擬骨基材料性質(zhì)(厚度、孔隙率、化學(xué)組成、纖維密度)的可調(diào)控建具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。另外，紙基材料支持在整個(gè) 3D 結(jié)

脊椎動(dòng)物最基本的器官之一，可以為身體提供機(jī)械支撐，有助于礦物質(zhì)、保護(hù)內(nèi)臟、形成白細(xì)胞和紅細(xì)胞等[60-62]。為了解決各種原等造成的骨質(zhì)流失，研究者們提出了許多策略用于制備再生支架借助專(zhuān)業(yè)的設(shè)備、昂貴的材料和可長(zhǎng)期執(zhí)行的方案，而且這類(lèi)材制細(xì)胞的均勻分布和遷移。因此開(kāi)發(fā)具備生理學(xué)尺寸大小、生物體內(nèi)骨骼礦化過(guò)程相對(duì)重要。Camci-Unal[63]等人通過(guò)將紙折疊成工程支架。在這項(xiàng)工作中，紙的柔韌性提供了采用折痕、折疊、 3D 結(jié)構(gòu)紙支架(圖 2.3A)的優(yōu)勢(shì)；將小鼠成骨細(xì)胞接種于支架上延長(zhǎng)，肉眼可見(jiàn)支架逐漸礦化(圖 2.3B)。通過(guò)使用免疫染色、高斷層掃描的方法來(lái)評(píng)估礦物質(zhì)的沉積程度，發(fā)現(xiàn)紙支架模擬骨組紙基材料性質(zhì)(厚度、孔隙率、化學(xué)組成、纖維密度)的可調(diào)控性構(gòu)建具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。另外，紙基材料支持在整個(gè) 3D 結(jié)構(gòu)；細(xì)胞能夠在支架上黏附、生長(zhǎng)、增殖和重塑。受紙支架模擬骨將紙支架引入到骨修復(fù)和骨再生研究中為患者定制個(gè)性化治療方

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本文編號(hào)：2828812